| 研究課題/領域番号 |
20H02455
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分26030:複合材料および界面関連
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| 研究機関 | 京都大学 (2020, 2022)
一般財団法人総合科学研究機構(総合科学研究センター(総合科学研究室)及び中性子科学センター(研究開発 (2021) |
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研究代表者 |
宮崎 司 京都大学, 産官学連携本部, 特定教授 (70789940)
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| 研究分担者 |
竹中 幹人 京都大学, 化学研究所, 教授 (30222102)
山本 勝宏 名古屋工業大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (30314082)
青木 裕之 国立研究開発法人日本原子力研究開発機構, 原子力科学研究部門 J－PARCセンター, 研究主幹 (90343235)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2022年度)
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| 配分額 *注記 |
14,040千円 (直接経費: 10,800千円、間接経費: 3,240千円)
2022年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2021年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2020年度: 11,180千円 (直接経費: 8,600千円、間接経費: 2,580千円)
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| キーワード | 高分子吸着層 / 中性子反射率 / 高分子ダイナミクス / 量子ビーム / 耐湿信頼性 / ポリマー/フィラーナノコンポジット / 金属/樹脂接合材料 / ポリプロピレン / 高温高湿度環境 / 界面水偏析 / 軟X線反射率 / 有機/無機複合材料 / 金属/樹脂接合 / 有機/無機ナノコンポジット / 軟X線散乱・吸収・反射率 / 有機/無機ナノコンポジット材料 / 中性子反射率法 / 界面相互作用 / 軟X線散乱 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
自動車の軽量化はスマートでサステナブルな社会の実現に欠かせない。このため自動車部材のマルチマテリアル化が進められており、信頼性の高い金属/樹脂間の接合技術が必要になっている。強固な界面接合を実現するために、本研究では最先端の量子ビームを用いて、①界面の水素結合量を評価する②水素結合が駆動する界面の樹脂吸着層の構造を含む、最界面から遷移層、バルクに至る樹脂の階層構造を明らかにする③水素結合を切断し接合不良を引き起こす界面への水の偏析を直接観察する、ことを目的にする。これにより金属/樹脂間に強固な異種材料接合界面を作るための設計指針を得て、スマートでサステナブルな社会の実現に貢献する。
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| 研究成果の概要 |
本課題では、信頼性の高い金属/樹脂間の接合技術開発のため、最先端の量子ビームを使って、接合界面での樹脂吸着層の階層構造を明らかにすることと、接合不良を引き起こす界面への水の偏析量を定量化する技術を開発することを目標にした。結果として、中性子反射率法により、界面から数nm内の吸着層の階層構造を明らかにできた。最界面の1 nmの領域は分子鎖が完全に基板に拘束されることがわかった。さらに調湿環境下中性子反射率法により界面領域の水の体積分率を定量化する方法を確立した。85 ％RH程度の高湿度下ではポリプロピレン/Si界面の3 nm内の領域に、最大体積分率で0.5程度の水が偏析することが明らかとなった。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
基板上の高分子吸着層の詳細な構造評価に、はじめて中性子反射率法を適用した。重水素化ポリマーを用いた吸着層の作製により、基板上の高分子吸着層は、これまで言われていた2層構造ではなく、3層構造をしていることが明らかになった。無機基板上に吸着した高分子の構造・ダイナミクス研究に大きな進展をもたらした。また調湿環境下でのポリマー/基板界面の水を比較的簡単に定量化できるようになった。これは材料の耐湿信頼性を予想する手法の確立につながることが期待される。
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